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由??y?98%得 1?yy?0.4950

解析塔出塔液为吸收塔入塔液量，L2?4461040kg密度在35℃为?L2?1192/h，kg/m3 设出塔气G2，入塔气量G1，则由塔内CO2物量守恒得： L1-L2?G1y1-G2y2

4578590?4461040?G20.495 得G2?237474kg/h

入塔气：G1?237474-(4578590 -4461040)?119920kg/h选择d=50mm塑料鲍尔环（米字筋），其填料因子φ=120m-1，ε=0.90，比表面积at=106.4m2/ m3，Bain-Hougen关联式常数A=0.0942，K=1.75。

泛点气速u2F=可由Eckert通用关联图或Bain-Hougen关联式求取，现选用Bain-Hougen关联式求解uF。

查化工原理得温度为100℃，压力位101.3KPa时饱和水蒸气的密度?1?0.5970kg/m3。 出塔液平均摩尔质量MB2?出塔气密度?2?18?44?31kg/mol 231?1.3839kg/m3 22.4入塔液平均摩尔质量MB2?18kg/mol

112at?G0.2uFL4?G8lg[?3???L]=A-K()?() g??LV?L

1418?uF2?106.4??0.597??44610400.5929????0.2lg????2.596??0.0942-1.75????3??9.81119211992011920.9???????? ?????lguF?0.009?-1.56272uF?0.009?0.027 则uF?1.7m/s

取u?0.6uF?1.04m/s

3.3.2求取塔径

Vs=119920m3/h=2.7724 m3/s

2D=

4?2.7240=3.76m

3.14?1.04将入塔流量Vs=2.7724 m3/s分为两股，分别进入两个塔内，则每个塔的入塔流量为Vs=1.387m3/s。

此时每个塔的塔径Di?4?1.387?2.36m，圆整后取塔径为2.4m。每个塔的截面积：

3.14?0.2222S?0.785Di?4.906m?5.0m

4VsVs17.724?1.77m/s ==2 DS5.0?23.3.3核算操作气速

u=

3.3.4核算径比

D/d=2500/50=50＞（10-15）（鲍尔环的径比要求）

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3.3.5校核喷淋密度

取最小润湿速率为：(LW)min?0.08m3/(m?h) at?106.4m2/m3

所以L喷，min=（MWR）at=0.05×106.4=8.512 m3/（m2/h） L喷 =4578590kg/h=

2230520/1187?375.82＞8.512 m3/（m2/h）

5.0经以上校核可知，填料塔直径选用D?3.0m合理。

3.4填料层高度的计算

选用填料层高度的计算公式

H=

?y2Gdy?y1Kya（1?y（y?y））

采用近似简化的计算方法，即

H=

Gdy ?y1Kya（1?y（y?y?））Gdy11?y2

≈?lnKya（1?y）m?（y?y*）21?y1y23.4.1建立相应的操作线方程和向平衡方程

由于其他气体的溶解度很小，故将其他气体看做是惰性气体并视为恒定不变，那么，入塔气体的摩尔流率G′

G′=

2230520/(3600?5.0)?5.5333kmol/ m2?s

22.4又溶剂的蒸汽压很低，忽略溶剂的蒸发与夹带损失，并视作为恒定不变，那么有 L′=2289295 102.9?3600?5.0?1.2360kmol（/m2?s）y2=0.4595，x2=

0.2/22.4?0.000764

0.2/22.4?1192/102.09吸收塔物量衡算的操作线方程为

G′(

yx2yx） ?2)=L′（(?1?y1?y21?x1?x2将上述已知数据带入操作线方程，整理得

y0.1574(?0.005025)?0.0007651?yx=

y1.000765?0.1574(?0.005025)1?y吸收塔内相平衡方程

将相平衡关系中的气相分压p和液相中的浓度X转化为气也两相均以摩尔分率表示的对应关系，即：y=f(x)，其转化过程如下： lgXco2=lg0.1402+x=

644.25-4.112

308.15Xco21?Xco2 y=PCO2/Pt

3.4.2利用两线方程求取传质推动力

因塔内的压力分布和温度分布未知，现假定总压降与气相浓度差成正比（实际上与填料层高度成正比，因填料层高度待求），将气相浓度变化范围十等份成10个小区间，可求得各分点处的压强。

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温度分布可利用各区间的热量衡算求出。

忽略气体因温升引起的焓变、溶剂挥发带走的热量及塔的热损失，则气体溶解所释放的热量完全被吸收液所吸收，对第n个小区间作热量衡算有：

LCPL=(tn-tn-1)=L（xn-xn-1）△HS 得： tn＝tn-1+（xn-xn-1）△HS/CPL 式中：L 液相摩尔流率，

△HS：第n区间内溶解气的平均微分摩尔熔解热， △ HS=14654kJ/kmol；

CPL第n区间液体平均定压比热容，其表达式为： CPL= [1.39+0.0018(t-10)]×102.09kJ/（kmol·℃）； t= tn-1+100.32（xn-xn-1）

依据上述数据作出传质推动力及其倒数的计算结果如表3.7。

项目 y×102 x×102 y*×102 Ti，K f?1（y?y?）表3.7 传质推动力及其倒数的计算结果

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.5 3.25 6.00 8.75 11.5 14.2 17.0 19.75 22.5 25.2 28.0 0.07 0.52 0.99 1.48 2.00 2.54 3.12 3.72 4.36 5.04 5.76 0.26 1.83 3.50 5.30 7.23 9.32 11.5 14.02 16.6 19.5 22.7 303.1 303.6 304.0 304.5 305.0 305.6 306.2 306.8 307.4 308.1 308.8 44.84 70.40 40.08 29.01 23.45 20.29 18.23 17.45 17.18 17.64 19.09 3.4.3传质单元数的计算

在y2至y1之间做偶数等分，对每个y值算出对应的f（y）=

1，然后按Simpson法求积：1?ye?（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+?+2fn-2+4fn-1+fn） ?3y ?y0式中的步长 ?＝n

nf1?f3?f5?f7?f9?61.30?21.42?15.54?14.48?102.44 f2?f4?f6?f8?30.18?13.54?8.44?7.64?59.8 yny1?y2dy= [f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)] ?y（03ny?y*）0.4959?0=[（135.67+9.09）+2×99.14+4×154.79]

3?10 =9.8562m 11?y211?0=0.3466m ln?ln21?y121?0.4959NOG=9.8562+0.3466=10.2028

f(y)dy=

3.4.4气相总传质单元高度

3.4. 4.1PC吸CO2传质系数的计算

采用PC吸CO2的专用公式对CO2传质系数进行计算

?dpV?气相：kG=1.195 ??μ(1-?)?G??L?液相：kL=0.015?G??atμL?0.5-0.36?μ? ?G??PGDG?-0.5-2/3?VM?2

kmol/（m h atm） ???10PBM??μL???PD?LL??μLg?tp??adP?L???0.4

3.4.4.2 CO2在两相中的扩散系数

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（1）CO2在气相中的扩散系数

塔顶：DG1?1.1917?10?6m?2/s?0.0043m2/h， 塔顶：DG1?1.1917?10?6m?2/s?0.0044m2/h （2）CO2在液相中的扩散系数DL

关于CO2在液相PC中的扩散系数，有下面的经验公式：

DCO2?PC=9.0123069×10-8T/ ?Lcm2 /s （?L的单位为MPa?s）

DCO2?PC=7.78×10-8T/ ?Lcm2 /s （?L的单位为MPa?s）

为提高结果的准确性，现取二者的算术平均值，得：

DCO2?PC=8.396×10-8 T/ ?L，塔底、塔顶温度分别为25℃和30℃。所以 DL1?8.396×10-8（298.15/2.368）

-52-62

=1.0926×10 cm/s =3.530×10m/h

DL1?8.396×10-8（303.15/2.596）

=0.9804×10 cm/s =3.830×10m/h

式中， 2..568MPa?s和2.396MPa?s为PC在25℃和30℃时的黏度。 3.4.4.3气液两相的黏度 （1）气体的黏度μG

查表得100℃时气体的粘度?GμG=

（2）液相的黏度 根据log?L=-0.0822+

-5

2

-62

185.5MPa?s得

T?153.1/m?h） ?L1=2.368MPa?s=8.525kg（/m?h） ?L2=2.596MPa?s=9.344kg（3.4.4.4解析液与填料的表面张力

解析液：?=43.617-0.114t mN/m

2

则?1=32.217 mN/m=417532kg/h

?2=40.767 mN/m=528340 kg/h2

填料：?c=33 mN/m=427680 kg/h2（聚乙烯填料） 3.4.4.5气体对数平均分压PBM

塔底压力Pt1=0.1013MPa 塔顶压力：取塔内压降为0.5kgf/cm2，（合49044Pa）

Pt2=101310-49044=52266Pa≈0.05226 MPa。 PB1= Pt1 (1-yCO2,1)=0.1013(1-0)=0.1013 MPa PB2= Pt2 (1-yCO2,2)=2.75(1-0.05)=2.736 MPa

3.4.4.6气体的摩尔流率

59962?457.78kmol/ m2?h

22.4?5.0118737?150.57kmol（/m2?h） VM2=

22.4?5.0VM1=

3.4.4.7填料的当量直径

dp=4?at?4?0.9/106.4?0.03383m

3.4.4.8气相传质系数

?dpV?kG?1.195?????1???G??0.36??G???D?GG?????2/3?VM??10PBM???? ?第25页共53页